PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN DE PLAYA ARTIFICIAL EN … · para su fragmentación se requiere de...

IV CONGRESO CUBANO DE MINERIA (MINERIA´2011) Procesos Mineros MIN1-O13

CUARTA CONVENCIÓN CUBANA DE CIENCIAS DE LA TIERRA, GEOCIENCIAS´2011. Meorias en CD-Rom, La Habana, 4 al 8 de abril de 2011. ISBN 978-959-7117-30-8

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PROYECTO DE CONSTRUCCIÓN DE PLAYA ARTIFICIAL EN “PUNTA LA YANA” GRAN PARQUE BACONAO SANTIAGO DE CUBA Juan Ventura Rams Veranes Centro Técnico para el Desarrollo de los Materiales de la Construcción (ctdmc). Filial Santiago de Cuba. Calle 7 Esquina M, Terrazas Vista Alegre, Email: [email protected] RESUMEN La creación de Playas Artificiales es una práctica común en el mundo entero y en nuestro país no hay antecedentes conocidos de este tipo de obra. Debido a la necesidad de aumentar la recreación de la población en la Provincia Santiago de Cuba se ha decidido potenciar las instalaciones del Gran Parque Baconao, así como crear otras nuevas. Entre estas últimas esta la creación de una Playa Artificial entre el Acuario y la Playa Cazonalito en el lugar conocido como “Punta la Yana”. Como este es un lugar de arrecife costero se hace necesaria la fragmentación de las rocas que lo componen para la excavación de la futura playa. Para la elaboración de este proyecto se ha tenido en cuenta las características marítimas y terrestres, el ecosistema, las exigencias para la explotación de la futura playa, el equipamiento disponible, la utilización de las rocas excavadas y las normativas ambientales, entre otros aspectos. Una apretada síntesis del trabajo realizado se ofrece aquí. ABSTRACT The creation of Artificial Beaches is a common practice in the whole world and in our country there are not well-known antecedents of this work type. Due to the necessity of increasing the population's recreation in the Provincia Santiago de Cuba has decided promote the facilities of the Great Park Baconao, as well as to create other new ones. Among these last ones this creation of an Artificial Beach between the Aquarius and the Cazonalito Beach in the well-known place as "Punta la Yana". As this it is a place of coastal reef it becomes necessary the fragmentation of the rocks that compose it for the excavation of the future beach. For the elaboration of this project it has been kept in mind the marine and terrestrial characteristics, the ecosystem, the demands for the exploitation of the future beach, the available equipment, the use of the dug rocks and the normative ones environmental, among other aspects. A tight synthesis of the carried out work offers here.



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INTRODUCCIÓN Internacionalmente la construcción de Playas Artificiales es una práctica común donde la naturaleza no favoreció a una región determinada y que desde el punto de vista social y económico lo hace necesario. En nuestro caso la costa Sur del Oriente del País no es rica en Playas naturales, predominando la Costa de Arrecifes y Terrazas marinas de Calizas duras organógenas, las cuales para su fragmentación se requiere de maquinaria pesada o del empleo de la energía de los explosivos o una combinación de ambas. Por otro lado desde el punto de vista social se hace necesario la creación de nuevas playas por la sobrexplotación de las existentes en la provincia de Santiago de Cuba sobre todo las más cercanas a la Ciudad. Es por esta razón que se decidió crear una nueva playa dentro del Gran Parque Baconao y la mejor zona para ello, era donde en una época anterior se intento realizar una Piscina Gigantesca entre el Acuario y la Playa Cazonalito, aprovechando los trabajos ya realizados de perforación voladura y la extracción de rocas que se habían realizado con anterioridad, realizándose entonces los estudios del régimen de vientos, oleajes, condiciones Geológicas e Hidrogeológicas e impacto ambiental. Una vez realizada la excavación de la Playa se procederá al vertimiento de arena de unos Bancos que existen en las proximidades a la Playa de Sigua (entre la Playa de Sigua y el Acuario). En el área seleccionada como escombrera, una vez conformada su superficie se empleara para la construcción de las Facilidades de la Playa, área de Parqueo, entre otras Instalaciones. DESARROLLO 2.1 Ubicación Geográfica de la Zona Costera.

La zona costera donde se construirá la Playa Artificial Punta La Yana se encuentra ubicada en el Municipio Santiago de Cuba, en la Provincia homónima. La zona de la playa está comprendida en el mapa topográfico de escala 1:50 000 de I.C.G.C. Hoja Punta Morrillo Chico. Las coordenadas en el Sistema Lambert de los extremos de la playa artificial son (ver figuras 1 y 2): Tabla I.-

Límite geográfico coordenadas Observaciones x Y

NORTE 640 527 137 616 Carretera Baconao ESTE 641 139 137 616 Complejo Carisol Los Corales, 1000 m SUR 640 527 137 350 Mar OESTE 640 120 137 750 Acuario 800 m



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Figura 1.- Ubicación de la Playa Punta La Yana. El área de la Playa se encuentra en el Polo Baconao, a 800 m aproximadamente en dirección Este del Acuario y a 1 000 m en dirección Oeste del Complejo Carisol Los Corales, a dicha área se accede por la carretera Santiago Baconao a 39km de dicha Ciudad y a 11 de Baconao, esta carretera asfaltada es de segundo orden (ver plano 2).

Figura 2.- Accesos a la playa Punta La Yana. 2.2 Característica Geológica del Área de la Playa.

Se encuentra ubicada a un lado del vial que conduce hacia Baconao (Sur) en la franja que se forma entre éste y la línea de costa. Es un área de relieve llano de terrazas marinas (carso), donde se puede observar el llamado diente de perro. Hacia el Norte se puede ver el talud formado por la misma roca con abundantes cavernas de diferentes tamaños. Se pudo constatar que los accesos al área son buenos por carreteras asfaltadas. El área estudiada geológicamente de la Formación Maya, la cual constituye una franja costera desde la bahía de Taco, al Oeste de Baracoa, bordeando Maisí y toda la Costa Sur hasta Cabo Cruz en parches intermitentes. La formación está constituida por calizas coralinas macizas, duras, recristalizadas, intensamente carsificadas, de colores que varían entre el blanco amarillento y rosáceo, con manchas de intemperismo color rojizo.



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Figura 3.- Ubicación de los Pozos de Investigación. 2.2.1 Litología del Área de Estudio.

Según los trabajos de perforación, apoyados en la descripción tacto-visual se delimitaron las siguientes capas litológicas: • Capa Vegetal CV: De color gris oscuro. Aparece solo en la cala 2 con un espesor de 0.50 m. • Suelo R: Relleno suelto formado por fragmentos de madera, etc., consistencia media a baja.

Espesor máximo de 8.00 m (Cala 3) y mínimo de 0.40 m (Cala 1). • Suelo 1: Material eluvial de composición carbonatada, color blanco rosáceo, compuesto por

arena arcillo limosa con gravas sub-redondeadas, se recupera suelo, húmedo. Fue detectado en las calas 5, 6 y 8. Espesor máximo de 1.50 (Cala 5) y mínimo de 1.00 m (Calas 6 y 8).

• Suelo 2: Caliza organógena (arrecifal) de color blanco rosáceo, recristalizada, dureza media a alta, con numerosas oquedades o pequeñas cavernas, muy agrietada, con manchas de óxido de hierro. Fue detectada en todas las calas exceptuando la Cala 3. El espesor total en el área se desconoce hasta el nivel de investigaciones que se realizó.

• Caverna (C): Caverna vacía donde se produce caída del instrumento de perforación. Se detectó en las calas 12 (a 0.50 m de profundidad), 18 y 19, hasta la profundidad de 3.00 m donde aparece nuevamente la caliza organógenas. Por lo que su extensión supera los 50.00 m.

2.3 Condiciones Hidrogeológicas.

Durante los trabajos de perforación se detectó presencia de nivel freático en 15 de las 19 calas perforadas (desde la cala 5 hasta la 19). Es de destacar que el nivel de las aguas detectado es relativo, ya que se encuentra influenciado por las mareas, o sea cuando la marea es baja los niveles están algo deprimidos aunque muy cercanos a la superficie del terreno actual y con mareas altas, el nivel de las aguas sube. A continuación se ofrece una tabla con los niveles freáticos medidos en las calas perforadas. 2.4 Propiedades Físico-Mecánicas de las Rocas

De los testigos extraídos de las calas se escogieron muestras y se prepararon de acuerdo con las Normas siguientes:

• NC – 54 – 258 – 1983: Rocas. Determinación de la Densidad. • NC – 64 – 2000: Geotecnia. Método para la determinación de las tolerancias de medida y

forma. • NC – 62 – 2000: Geotecnia. Determinación de la resistencia a la compresión axial en

especímenes de roca. Capa (1): Material eluvial de composición carbonatada.



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Tabla: II.- Propiedades Físico-Mecánicas de la capa 1.

Propiedad simbología Valor Medio Humedad Natural (Wn) 10 % Densidad Seca (γd) 17.97 KN/m3 Densidad Húmeda (γf) 20.93 KN/m3 Peso Específico (γs) 27.2 KN/m3 Índice Plasticidad (IP) NP Índice de Poros (e) 0.51 s/d Saturación (S) 60 % Modulo de Deformación (E) 27 000 KPa Cohesión (C) 10 KPa Angulo de Fricción Interna (φ) 30o

Capa (2): Caliza organógena. Tabla III.- Propiedades Físico-Mecánicas de la capa 2.

Propiedad simbología Valor Medio Resistencia a la Compresión Seca (RcSeca) 26.4 MPa Resistencia a la Compresión Saturada (RcSat) (qu) 10.6 MPa Resistencia a la Tracción Seca (RtSeca) 3.90 MPa Resistencia a la Tracción Saturada (RtSat) 1.6 MPa Densidad seca (γd) 18.04 KN/m3 Densidad húmeda (γf) 19.52 KN/m3 Coeficiente de Ablandamiento (Kabl) 0.4 s/d Modulo de Deformación (E) 600 MPa

2.5 Clima Marítimo:

2.5.1 Viento.



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Para el análisis de las características fundamentales del viento, se tomo como información básica la serie de datos de velocidad y dirección del viento de la estación meteorológica ubicada en el faro del Morro de Santiago de Cuba del grupo empresarial GeoCuba, por ser la más próxima a la región de estudio y luego de haber realizado la correlación de los datos registrados en esta estación y los obtenidos en la zona de trabajo, durante el periodo de las investigaciones. En la siguiente tabla se muestra la distribución frecuencial del viento para 16 años consecutivos. Tabla IV.- Distribución frecuencial del viento para 16 años consecutivos

Velocidad del viento (m/s)

Direcciones del viento total N NE E SE S SW W NW

Total 37.27 8.20 5.73 13.47 15.94 4.07 0.46 1.84 1.00

2.5.2 Oleaje. El oleaje habitual, para aguas profundas, fue calculado de los valores del viento para cada uno de los rumbos que afectan dicho sector costero, para lo cual se utilizó la metodología recomendada por Shore Protection Handboock (1984) para un oleaje que este limitado por duración de 12 horas. En la siguiente tabla se muestran las características del oleaje para las velocidades del viento escogidas y para cada una de las direcciones del viento que generan oleaje incidente en la zona. Tabla V.- Parámetros del oleaje correspondiente a los valores de velocidad del viento escogidos para 12 horas de duración.

Velocidad del viento

Direcciones del viento

SW S SE (m/s)

(km/h) H (m) T (s) L(m) H (m) T (s) L(m) H (m) T (s) L(m)

3 (10.8) 0.75 5.56 46.72 0.45 3.96 23.69 0.68 5.21 41.01

6 (21.6) 1.49 7.01 74.16 1.07 5.60 47.38 1.35 6.57 65.09

9 (32.4) 2.24 8.02 97.18 1.77 6.86 71.07 2.03 7.52 85.30

12 (43.2) 2.98 8.83 117.72 2.53 7.92 94.76 2.70 8.27 103.33

15 (54.0) 3.73 9.51 136.60 3.55 8.86 118.44 3.38 8.91 119.90



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Es evidente que la distribución frecuencial del oleaje esta en coincidencia con la distribución frecuencial del viento, apreciándose los mayores valores de altura en dirección SW el que posee mayor frecuencia y mayor área de generación. De acuerdo al estudio del oleaje y la dirección del viento, se propusieron 3 variantes de las cuales se eligió una, para la construcción de la playa.

Figura 4.-

PLANOS DE DEFORMACION DEL FRENTE DE ONDA

ALTURAS DEL OLEAJE PARA LAS VARIANTES C

Figuras 5, 6, 7, 8, 9 y 10 .-

Modelacion del transporte a partir del clima del oleaje Variante c

Figuras: 11 y 12



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A partir de éste estudio la variante que cumplió con todos los parámetros requeridos fue la variante C, por lo tanto por éste modelo, se calculará todos los parámetros necesarios para cumplir con las exigencias de excavación. 2.6 Parámetros de Construcción de la Playa Artificial Punta la Yana: Después de realizar las mediciones correspondientes y de ubicar la variante seleccionada para la ejecución de la excavación de la playa artificial "Punta La Yana" se obtuvieron los resultados siguientes: (ver tabla No. 6). Tabla VI.-

Parámetros de la excavación de la playa Punta la Yana Longitud 908 m Ancho máximo 207 m Ancho mínimo 42 m Ancho promedio 120.5 m Profundidad máxima de uso 1.5 m Profundidad máxima de excavación 5.6 m Profundidad promedio 3.55 m Área 83147.1 m2 Volumen IN SITU a extraer 218635.2 m3 Volumen esponjado 312648.2 m3 Volumen por encima de cota 0 127901 m3 Volumen por debajo de cota 0 90734.2 m3 Volumen de desbroce 16630 m3 Porcentaje de volumen sobre cota 0 del total 58.5 % Coeficiente de esponjamiento 1.43 Metraje de perforación 16674.8 m

Figura 13 y 14.-



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Figura 15.- Ubicación de las escombreras. 2.7 Tecnología de los trabajos de arranque, carga, transporte y conformación de

escombreras. 2.7.1 Tecnología de los trabajos de arranque, carga y transporte de las rocas. El arranque de las rocas para la excavación costera para la construcción de la Playa artificial ″Punta La Yana ″ puede realizarse de dos formas:

• Utilizando la energía de los explosivos, con los trabajos de perforación y voladura. • Utilizando medios mecánicos, como son martillos hidráulicos rompedores y bulldozer.

Nosotros realizaremos los cálculos para ambas variantes y emplearemos en la práctica la que cuente con los equipos necesarios para ejecutarla, o tal vez una variante mixta donde se empleen ambas Técnicas; en función del tipo de roca a excavar. Con el empleo de los trabajos de perforación y voladura, perforaremos taladros de 115 mm de diámetro por toda la altura a excavar con una perforadora Atlas Copco 460 PC los cuales una vez volados conformarán una trinchera de corte perpendicular al eje longitudinal de la playa (ver Figura 16) las rocas voladas se extraerán con una retroexcavadora Volvo de 1,6 m3 de capacidad de cuchara la cual cargará los camiones Kraz 6510 en el escalón superior y éstos verterán a las escombreras en el frente Este y en la del Oeste cuando se esté cargando en el frente Oeste (ver Figuras 17 y 18). Cuando se esté cargando en un frente se estará perforando en el otro, de esta forma se garantiza la simultaneidad de las labores y con el consiguiente avance de la obra. Así se realizará el avance de los frentes hacia el Este y el Oeste hasta alcanzar los límites de la playa con lo cual se garantiza el trabajo de los equipos en seco hasta la culminación del laboreo total de la excavación.



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Figura 16. -Trinchera de corte

Figura 17.-

Figura 18.- En la variante de arranque mecánico, esta se puede realizar de las siguientes formas:

1) Con martillo hidráulico rompedor y acarreo con bulldozer. 2) Con arranque y acarreo con bulldozer (en dependencia del tipo de roca).



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3) Combinando ambos equipos de arranque.

1) En este caso las rocas se fragmentan con el martillo hidráulico rompedor Daewoo montado en la retroexcavadoras XCG220Lc-7B y las rocas se acarrean con el bulldozer Shantey Ty 220, se formarán las pilas (se arranca y se acarrea por encima de la cota 0) y se carga con cargador frontal Komatsu Wa270 a camiones Kraz 6510 los cuales vierten en las escombreras (Este y Oeste). Por debajo de la cota 0 se fragmentan las rocas con el martillo hidráulico rompedor Daewoo montado en la excavadora XCG220Lc-7B y las mismas se cargan con la retroexcavadora Volvo EC 140 ELC, las que cargan los camiones Kraz 6510 y éstos vierten en las escombreras. El esquema general es semejante al de perforación y voladura, a partir de una trinchera central, se amplía la misma hacia los extremos de la playa hasta su culminación.

2) Aquí todo el arranque es con bulldozer, primero se escarifica el terreno y se culmina el arranque

y acarreo con la cuchilla, mientras el tipo de roca lo permita (ver Figura 19). La parte superior de la cota 0 en toda el área de la Playa se arrancará primero se conformarán las pilas y las mismas se cargarán con cargador frontal a los camiones y éstos vierten en las escombreras. Por debajo de la cota 0 el bulldozer arrancará y acarreará las rocas a partir de una trinchera central la que se irá desarrollando como en los casos anteriores (ver Figura 20), las rocas se cargarán con retroexcavadoras a camiones y éstos vierten en las escombreras. Aquí hay que tener en cuenta la corrosión del tren de rodaje del bulldozer por la acción del agua de mar, por lo que al terminar el turno de trabajo dicho bulldozer debe de lavarse con agua a presión y engrasarse.

Figuras 19 y 20.- Escarificación y acarreo con bulldozer

3) En este esquema de arranque se combinan los dos anteriores, es decir por encima de la cota 0

se procederá al arranque con bulldozer y por debajo con martillo hidráulico rompedor. La carga a los camiones por encima de la cota 0 será con cargador frontal y por debajo con retroexcavadora como se ilustra en los planos anteriores.

2.8 Tecnología de conformación de las escombreras.

El uso de las rocas extraídas de la excavación costera en ″Punta La Yana″ además de emplearlas como relleno en distintas obras del Parque Baconao, será el siguiente:

• Rocas producto del desbroce (árboles, arbustos y capa vegetal); se depositará en el vertedero de los hoteles para formar Compost para su posterior utilización.

• Rocas calizas y margas arrancadas de la excavación costera las cuales se depositarán en las escombreras del Este y del Oeste en los extremos de la playa.



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Las escombreras se conformarán en los espacios ocupados por el Marabú entre la carretera y las Uvas Caletas (preservando éstas) en la parte Occidental y se elevarán hasta 30 cm por debajo de la carretera. En la parte Oriental se conformará la escombrera entre la carretera y el pequeño bosque costero, preservando éste. En ambos casos hay que realizar los trabajos de desbroce, depositando el producto de éste en el área señalada anteriormente. Las escombreras se conformarán con el vertimiento de las rocas por los camiones de volteo, luego estas pilas se nivelarán con bulldozer y se compactarán con cilindro y con ello, estas áreas quedaran listas para otros objetivos como pueden ser:

• Área de parqueo vehicular. • Instalación de facilidades para el personal que visite la playa. • Otras.

Cálculo económico

El siguiente cálculo económico esta basado en los gastos directos e indirectos del laboreo de la excavación de la playa Punta la Yana, el cuál fue realizado con la ayuda del software PREWIN versión 7.3, el cual se utiliza para presupuestar, programar, controlar y certificar económicamente en la esfera constructiva. Además permite la modificación estructural de los reglones variantes a diferentes niveles con vista a la eliminación, adición y sustitución de recursos, así también a sus cambios de precios, normas y usos. También permite ajustar las normas horarias según las condiciones de uso y técnicas del mismo. Este software está diseñado y es compatible con el PRECONS 2 (Sistema de Precios de la Construcción). El precons, esta organizado por reglones variantes, también contiene un listado de precios de productos semielaborados, listado de mano de obra y equipos. Está basado en la resolución 199 del 2005. Tabla VII. - Presupuesto final de la obra.

O BR A : P L AY A A RT IF IC IAL P U N T A LA Y AN AN o CO S TO ($ )

1 .- M A TE R IA LE S $ 19 3.2 26 ,77

2 .- M A NO D E O B R A S $1 1.0 80 ,65

3 .- U S O DE E Q UIP O S $ 67 7.1 40 ,96

4 .- O TR O S G A S T O S D IR E C TO S $ 2.5 25 ,52

5 .- G A S T O S G E N E R A L E S DE O B R A $1 3.2 44 ,00

6 .- T O T A L G A S T O S D IR E C T O S D E P R O D U CC IO N (1 + 2+ 3 + 4+ 5 ) $ 89 7.2 17 ,90

7 .- G A S T O S IND IR E CT O S D E O B R A $ 11 0.8 92 ,10

8 .- T O T A L G A S T O S IN D IR E C TO S DE P R O DU C C IO N ( 7 ) $ 11 0.8 92 ,10

9 .- S U B T O T AL D E G AS TO S (6 +8 ) $1 .00 8.1 10 ,00

10 .- P R E S U P U E S TO IND E P E N D IE NT E FA C IL IDA DE S T E M P O R A L E S $0 ,00

11 .- P R E S U P U E S TO IND E P E N D IE NT E O TR O S G A S T O S A D ICIO NA LE S $2 3.2 36 ,96

12 .- P R E S U P U E S TO IND E P E N D IE NT E G A S T O S B A N C A RIO S $ 1.4 43 ,18

13 .- P R E S U P U E S TO IND E P E N D IE NT E DE TR A N S P O RT A C IÓ N $4 4.8 50 ,21

14 P R E S U P U E S TO IND E P E N D IE NT E S E G U R O S D E LA O B RA $0 ,00

15 P R E S U P U E S TO IND E P E N D IE NT E DE IM P R E V IS T O S $1 7.6 28 ,97

16 P R E S IN DE P C O NT RIB A P O RT E S P A G O DE D E R E C HO S Y T R IB U T O $0 ,00

G AS T O S



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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Conclusiones

1. Es posible construir una Playa como la diseñada en el área conocida como Punta La Yana. 2. Las regulaciones de la entrada y salida del oleaje hay que realizarla con la playa en

funcionamiento para reducir al mínimo el escape de arena y que dicho oleaje sea aceptable por las normas del baño.

Recomendaciones

1. A la hora de ejecutar la excavación de la Playa debe seguirse lo establecido en el presente proyecto.

2. Laborear la excavación en dos etapas, una hasta el nivel freático y otra por debajo de éste. BIBLIOGRAFÍA Fernández Batlle, Z., 15 de Enero del 2008: Informe Técnico del Estudio de la Calidad de las Aguas en el

Sector Costero Playa Artificial Baconao. GEOCUBA Oriente Sur. López Jimeno, C., 1994: Manual de perforación y voladura. Instituto Tecnológico Geominero De España –

Ríos Rosa 323 28003 Madrid. España. Melnikov, 1972: Safety in opencast mining. Editorial MIR, Moscú. Otaño Noguel, J.A., 1980: Fragmentación de rocas con explosivos. Editorial Pueblo y Educación. La Habana.

Cuba. Peña Utria, A., Enero 2009: Estudio Ingeniero Geológico en un Sector Costero en el Polo Baconao. Empresa

Nacional de Investigaciones para la Construcción Santiago de Cuba. Peña Utria, A., Enero 2009: Estudio Ingeniero Geológico en un Sector Costero en el Polo Baconao. Anexo 1.

Empresa Nacional de Investigaciones para la Construcción Santiago de Cuba. Pérez Hechavarría, E., 15 de Enero del 2008: Informe Técnico de la Caracterización del Estado Actual de los

Ecosistemas en el Área donde se Creará la Playa Artificial. GEOCUBA Oriente Sur. Pillasky Maury, P.L., 15 de Enero del 2008: Caracterización del Clima de Oleaje para la Creación de la Playa

Artificial, Polo Baconao. GEOCUBA Oriente Sur. Rams Veranes, J.V., 1996: “Conferencias de voladuras a cielo abierto”, ISMMM, Holguín. Cuba.



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Rams Veranes, J.V., 2009: “Proyectos Técnicos de Arranque, Carga y Transporte para el Laboreo de Excavación Costera en Punta La Yana”, Gran Parque Baconao, Santiago de Cuba, Centro Técnico para el Desarrollo de los Materiales de Construcción.

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